多模卫星导航系统的RAIM算法研究

研究了多模卫星导航系统的RAIM（接收机完好性自主检测）算法,根据多模卫星导航系统的定位模型,基于最小二乘法的原理计算伪距残差,构造奇偶矢量进行故障检测和故障排除。在只有一个观测量出现粗差的前提下,仿真了GPS与多模GPS／GLONAss／Galileo系统下的卫星可见数和DOP（精度因子）,对比了衡量RAIM算法可用性的水平保护门限值（HPL）及这2种系统下的故障检测率与故障排除率。仿真结果表明：与GPS相比,多模导航系统具有更多的可见星,RAIM算法的可用性更高,并且其故障检测和故障排除的性能更好。因此,多模卫星导航系统不仅能为用户提供更高的定位精度,还能为用户提供更好的完好性保障。     

伪卫星增强条件下的RAIM算法可用性及性能分析

介绍了接收机自主完好性监测算法及其可用性的基本原理,介绍了伪卫星的导航原理和关键技术,推导了伪卫星增强条件下的RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)算法,并给出了观测权阵的计算公式.用STK(Satellite Tool Kit)进行仿真分析,结果表明,在GPS系统下,RAIM可用性按照远洋、本土、终端、 NPA和APV-I的顺序依次减小,单一的GPS导航无法满足APV-I以上等级的航空飞行需求;伪卫星增强后的RAIM可用性大幅度提高,其中在APV-I阶段RAIM算法100%可用;误警率、漏警率和故障识别率都有所改善;错误识别率高于漏检率,错误识别是漏警的主要原因.     

基于CAPS,BDS和GPS的组合卫星定位精度分析

随着GPS,GLONASS,Galileo和BDS等全球卫星定位系统的建设和完善,同时采用两个或两个以上定位系统信号进行多系统组合定位成为导航领域研究的热点。相比传统的单系统定位,多系统组合具有更好的定位、测速、授时性能以及更强的环境适应性。通过CAPS,BDS和GPS三个系统的静态单点联合定位解算,实现了转发式定位系统与直发式定位系统的联合定位,验证了中国区域定位系统参与多系统全球导航卫星系统定位的可行性,并分析了组合定位的性能与定位精度。分析表明,中国区域定位系统参与多系统联合定位解算是完全可行的,单点定位精度优于3 m,且还有提高的空间。中国区域定位系统的加入,丰富了全球导航卫星系统的选择,对提高全球导航卫星系统联合定位的多样性,改善联合定位性能具有研究意义及应用价值。     

BDS-3新频点信号双频精密单点定位精度分析

北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System, BDS)已于2020年7月正式建成并开通, 北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上, 增加了B1C、B2a新信号. 为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能, 试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能, 对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析, 并与单卫星系统对比分析. 试验结果表明: BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、\lk North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25cm、0.89cm、1.67cm, BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2在同一水平上, U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点, 较旧频点定位精度提升了34.2%, 新频点收敛时间25.9min比旧频点提升了12.7%; 相较于BDS、GPS单系统, 组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高, BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当, 在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升, 提升了17.2%, 组合系统新频点收敛时间20.1min比旧频点提升了17.6%.     

基于实时多系统PPP模糊度固定的时间传递算法

随着RTS (Real-Time Service)工程的发展,时频用户可以运用实时精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)技术进行时间传递研究.作为RTS工程的主要参与者,CNES (Centre National d’Etudes Spatiales)分析中心开展PPPWIZARD (Precise Point Positioning with Integer and Zero-difference Ambiguity Resolution Demonstrator)工程验证实时PPP模糊度固定技术.为了探究多系统观测值和实时PPP模糊度固定对时间传递的性能提升,在综合GPS (Global Positioning System)、GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System)、 BDS (Bei Dou navigation System)和Galileo的多系统观测值的基础上,使用CNES分析中心播发的实时产品开展PPP时间传递验证实验,检验了4种不同PPP模式的工作性能.实验结果证明,在多种不同工作模式当中,综合运用多系统观测值和GPS模糊度固定技术进行PPP时间传递的标准差结果最小,标准差相比于传统GPS PPP时间传递平均下降38.1%.     

NTSCGNSS-2型GPS/GLONASS时间传递接收机的性能测试

与全球定位系统(GPS)不同的是全球导航卫星系统(GLONASS)的P码未加密,向所有用户开放,更有利于时间比对.结合国内外需求,中国科学院国家授时中心研制了GPS/GLONASS时间传递接收机NTSCGNSS-2.介绍了GLONASS信号特点和对NTSCGNSS-2的初步测试结果.     

北斗卫星导航系统服务精度评估

精度是北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)服务指标体系的重要内容.给出了北斗卫星导航系统精度指标的含义及精度指标的评估方法,利用实测数据分析了北斗系统实际实现的精度指标,并将其与GPS系统实际实现的精度指标作比较分析.DOP(几何精度因子)值由卫星导航系统空间星座分布决定,是影响用户定位授时精度的重要因素,比较了北斗与GPS在中国区域DOP值分布的差异.GPS系统PDOP(定位几何精度因子)分布均匀,随用户经度和纬度变化不大,在1.0–2.0之间.而受混合星座影响,北斗系统PDOP分布随着测站经度和纬度变化较大,变化范围为1.5–5.0;且随测站纬度增加而变大,由中心经度(东经118?)向两侧不断变大.对于影响用户等效距离误差的空间信号精度进行了比较分析.利用IGS(国际GNSS服务组织)提供的事后精密轨道、激光跟踪数据和北斗双向时频传递测量的卫星钟差评估了北斗基本导航电文的精度.结果表明:北斗IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星和MEO(中轨道)卫星轨道径向误差约为0.5 m,大于GPS卫星轨道小于0.2 m的径向误差.北斗GEO(地球同步轨道)卫星激光残差约为65 cm,IGSO卫星和MEO卫星激光残差约为50 cm.受卫星钟差数据龄期影响,MEO卫星钟差参数误差明显大于IGSO卫星和GEO卫星,约为0.80 m.最后,采用MGEX(多GNSS系统试验项目)多模接收机进行了定位试验,分析了北斗系统和GPS在定位精度上的差异.结果表明:受星座构型影响,北斗卫星导航系统定位精度与GPS系统定位精度相比有所差异,但满足水平定位精度优于10 m、高程定位精度优于10 m的设计要求,双系统组合定位精度好于单一系统定位精度.     

Loran-C和GPS组合系统在海上定位与导航中的应用进展

海上远程高精度定位与导航是海洋开发与应用的基础与保障,该文首先介绍了Loran.C技术的发展以及目前存在的问题,并讨论了Loran-C系统的改进,简单分析了大家比较关注的LoraIl-C系统的去留问题,讨论了单独GPS系统海上导航的局限性,重点分析了Loran-C系统和GPS系统的组合,包括组合类型和组合系统的优点,组合系统应用情况等,在此基础上,作者提出一种新的Loran-C系统和GPS系统的组合方案--基于单参考站信息的的区域海上GPS实时定位与导航技术方案,以供同行商榷.     

BDS/GPS星载原子钟的短期钟差预报模型研究

针对BDS(BeiDou Navigation Satellite System)/GPS(Global Positioning System)星载原子钟特性和卫星钟差预报模型研究中存在的若干问题,在介绍4种单一模型(多项式模型(QR)、灰色模型(GM)、时间序列模型(ARMA)和广义回归神经网络模型(GRNN))的基础上,引入了经典权组合模型(CM)和修正经典权组合模型(Modified CM).利用武汉大学卫星导航定位技术研究中心的卫星精密钟差产品对BDS/GPS星载原子钟的短期钟差预报模型进行研究,并对比了不同卫星钟和不同模型的预报效果.试验结果表明:单一模型对于BDS卫星钟(C04(GEO Rb)、C07(IGSO Rb)、C14(MEO Rb))的钟差预报精度跳跃性很大;而对于GPS卫星钟(G04(Block IIA Rb)、G09(Block IIA Cs)、G16(Block IIR Rb)、G31(Block II-M Rb)、G27(Block IIF Rb)、G24(Block IIF Cs))的预报精度变化比较平稳;同一种预报模型应用在不同类型的卫星钟序列中,预报精度差异较大.然而,修正经典权组合模型在保证预报可靠性的前提下提高了预报精度,在一定程度上优于其他模型.     

CSAO多通道GPS／GLONASS接收机试运行结果

陕西天文台(CSAO)的多通道GPS/GLONASS接收机(R100/30T)自2001年6月起处于试运行阶段,经过系统调整和反复调试,两套接收机从8月8日以来取得正常接收结果.对两套接收机作了零基线共视比对,单通道GPS的单个记录的比对精度达±1.79ns;在同一时间多通道GPS比对平均值的精度达±0.82ns.GLONASS P码单通道的单个记录比对精度达±0.82ns,多通道平均值的精度达±0.57ns.上述精度与国际上同类型接收机相比较说明,CSAO的这两套R100/30T的质量较好(噪声小).CRL和CSAO的R100/30T数据的共视比对结果说明,把多通道GPS/GLONASS接收机用于远距离时间比对(尚未进行精密星历表改正),精度可以达到±4.79ns (GPS C/A码)和±2.27ns (GLONASS P码).